Standardy izotopowe część I – węgiel

Standard wykorzystywany do analiz izotopowych węgla to specjalnie matematycznie stworzona konstrukcja, wytworzona w „laboratorium” przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej w Wiedniu. Uzyskanie tego standardu oparte było na innym, „prawdziwym” standardzie stosowanym w przeszłości. Materiałem wzorcowym był zewnętrzny szkielet morskiej skamieniałości belemnita (Belemnitella americana Morton, 1830) z okresu geologicznego kredy. Wydobywano go z formacji osadowej Pee Dee, która była odsłonięta na brzegu rzeki Pee Dee w Ameryce Północnej. Od nazwy tego miejsca oraz nazwy zwierzęcia, które wytwarzało wspominany szkielet, powstała nazwa wzorca czyli Pee Dee Belemnite (PDB). Stworzony w laboratorium wzorzec, o którym wspomniałem wyżej ma nazwę Viena Pee Dee Belemnite (V-PDB). W tym referencyjnym materiale znad rzeki Pee Dee atomów cięższego izotopu było stosunków dużo, stąd bardzo często w wynikach izotopowych dotyczących węgla uzyskuje się wartości ujemne w stosunku do tego wzorca (zwłaszcza w materii organicznej wodnej roślinności i osadach jeziornych).

Aby łatwiej się poruszać w zaobserwowanych różnicach pomiędzy cięższym a lżejszym izotopem, które są rzędu zera i kilku miejscu po przecinku, stworzono wskaźnik δ (mała delta). Demonstrując na przykładzie węgla, oznacza on stosunek cięższego izotopu węgla ¹³C do lżejszego ¹²C w próbce. Od stosunku izotopów uzyskanego podczas badań odejmuje się stosunek izotopów ze wzorca i dzieli się przez stosunek izotopowy wzorca. Na koniec, aby mieć bardziej atrakcyjny i łatwiejszy w posługiwaniu się wynik, mnoży się go razy 1000 by ostateczne podawać go w promilach (jak stężenie alkoholu we krwi). Poniżej podaję wzór gdzie R to dla węgla ¹³C/¹²C. Tego typu zależność można zastosować dla stabilnych izotopów takich jak ¹⁸O/¹⁶O, ¹⁵N/¹⁴N i wielu innych.

Poniżej zdjęcie urządzenia, za pomocą którego wykonuje się analizy w węglanach oraz szawka z różnymi standardami w laboratorium izotpowym, w którym obecnie realizuję staż naukowy.